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MatemáticasI SOLUCIONARIO 142 UNIDAD 9: Sucesiones. Límites ACTIVIDADES-PÁG. 202 1. Los términos pedidos son: a) 2 2 nn an : 1, 3, 6, 10 y 15. b) 22·3 nnb : 2 3 , 3, 6, 12 y 24. c) nc nn ·)1( 1 : 1, - 2, 3, - 4 y 5. d) nnn ddddd 1221 ,1,1 : 1, 1, 2, 3 y 5 2. a) Las sumas parciales y la suma total son: 1 = 1, 1 + 2 = 3, 1 + 2 + 3 = 6, 1 + 2 + 3 + 4 = 10, … , 1 + 2 + 3 + 4 + … + n = 2 2 nn b) Las sumas parciales y la suma total son: 12 = 1, 12 + 22 = 5, 12 + 22 + 32 = 14, 12 + 22 + 32 + 42 = 30, … , 12 + 22 + 32 + 42 + … + n2 = 6 32 23 nnn 3. Obtenemos: 1er clavo = 0,01 euros. 2º clavo = 0,02 euros. 3er clavo = 0,04 euros. 4º calvo = 0,08 euros. ……………………….. 32º clavo = 0,01 · 231 euros. Por el caballo pedía la suma de todos los términos anteriores: )12(·01,0 12 01,02·2·01,0 32 31 S euros. La sucesión es una progresión geométrica de razón r = 2. En total pedía 42 949 672, 95 euros. ACTIVIDADES-PÁG. 219 1. Veamos que para n = 1 se cumple: 2 = 12 + 1. Supongamos que se cumple para n = p: 2 + 4 + 6 +…+ 2p = p2 + p. Veamos qué ocurre para n = p + 1: MatemáticasI SOLUCIONARIO 143 2 + 4 + 6 +…+ 2p + 2(p + 1) = (p2 + p) + 2(p + 1) = p2 + 3p + 2 = (p + 1)2 + (p + 1) Queda probado que la igualdad es cierta para todo número natural. 2. Veamos que para n = 1 se cumple: 4 2 13 33 2 10 . Supongamos que se cumple para n = p: . 2 13 3...33 1 10 p p Veamos qué ocurre para n = p + 1: 2 13 3 2 13 33...33 2 1 1 110 p p p pp Queda probado que la igualdad es cierta para todo número natural. 3. Veamos que para n = 1 se cumple: (2 – 1)2 – 1 = 0 = 8 Veamos que para n = 2 se cumple: (4 – 1)2 – 1 = 8 = 8 Supongamos que se cumple para n = p: (2p – 1)2 – 1 = 8 Veamos qué ocurre para n = p + 1: 12121121112 22 ppp 888811214)12(4)12( 2 pppp Queda probado que la igualdad es cierta para todo número natural. 4. Veamos que para n = 1 se cumple: S1 = a1 = (1 + 1)! – 1! = 2! – 1! = 2 · 1! – 1! = 1! · (2 – 1) = 1! · 1 = a1 Supongamos que se cumple para n = p: Sp = a1 + a2 +…+ ap = (p + 1)! – 1!. Veamos qué ocurre para n = p + 1: Sp + 1 = [a1 + a2 +…+ ap] + ap + 1 = (p + 1)! – 1! + (p + 1) · (p + 1)! = = (1 + p + 1) · (p + 1)! – 1! = (p + 2)! – 1! Queda probado que la igualdad es cierta para todo número natural. MatemáticasI SOLUCIONARIO 144 ACTIVIDADES-PÁG. 221 1. a) Introducimos las sucesiones tecleando (sin espacios intermedios): a(n) : = (1 - 4n) / (1 + 4n) b(n) : = (4n + 1) / (4n) c(n) : = (- 2) y después con las expresiones: Suma [a(n), n, 1, 20] Suma [b(n), n, 1, 20] Suma [c(n), n, 1, 20] Obtenemos los resultados que pueden verse en el gráfico. b) Los límites de las soluciones del enunciado son: 1 41 41 n n límalím n ; 14 14 n n límblím n y lím (cn) = lím (–2) = - 2 Como las sucesiones son convergentes, los límites pedidos son: lím (an + bn) = 0 lím (an - bn) ) = - 2 lím (2 · an) = - 2 lím (4 · bn) = 4 lím (an · bn) = - 1 MatemáticasI SOLUCIONARIO 145 lím (an · cn) = 2 lím (an : bn) = -1 lím (an : cn) = 1/2 lím nb = 1 lím nanb = 1 Los resultados anteriores pueden verse en las imágenes: ACTIVIDADES-PÁG. 222 1. Las sucesiones son: a) 1, 2, 4, 1, 2, 4, 1, 2, 4, 1, 2, 4… b) 2, 7, 12, 17, 22, 27, 32, … , 5n – 3. c) 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, … , 2n + 1 d) 2 2 1 ...,, 64 65 , 49 50 , 36 37 , 25 26 , 16 17 , 9 10 , 4 5 ,2 n n MatemáticasI SOLUCIONARIO 146 e) 0, 7, 26, 63, 124, 215, 342, 511, … , (n3 – 1). f) 1, 2, 3, 5, 8,13, 21, 34, …….. g) 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384, …, 3 · 2n - 1 h) 0,8; 0,88; 0,888, 0,8888, 0,88888, … i) 1, 3, 7, 13, 21, 31, 43, 57, …, (n2 + n + 1). 2. Los términos de las sucesiones son: a) 0, 5, 14, 27, 44 y 65. b) 13 11 11 9 , 9 7 , 7 5 , 5 3 , 3 1 y c) – 2, 4, - 8, 16, - 32 y 64 d) 6, 18, 54, 162, 486 y 1458 e) 729 11 243 1 , 81 1 , 27 1 , 9 1 , 3 1 y f) 64 10 32 9 , 16 8 , 8 7 , 4 6 , 2 5 y g) 2, 9, 28, 65, 126 y 217 h) 64 63 32 31 , 16 15 , 8 7 , 4 3 , 2 1 y 3. Los términos de las sucesiones son: a) 2, 1, - 1, - 4, - 8 y - 13 b) 16 43 8 21 , 4 11 , 2 5 ,3,2 y 4. Las sucesiones son: a) (an) = (2, 1, 0, - 1, … , 3 – n) b) (bn) = (- 1, 0, 1, 2, …, n – 2) c) (cn) = 1 12 ,..., 5 9 , 4 7 , 3 5 , 2 3 n n d) (dn) = (2, - 2, 2, - 2, … , (-1)n + 1 · 2) MatemáticasI SOLUCIONARIO 147 e) (en) = (- 1, - 2, - 2, - 3, - 4, - 4…) f) (fn) = (- 1, - 3, - 5, - 7, … , - 2n + 1) 5. La acotación de las sucesiones queda: a) (an) acotada superiormente por 2 3 e inferiormente por 0. b) (bn) acotada superiormente por – 1 e inferiormente por 2 3 . c) (cn) acotada superiormente por 3 e inferiormente por 2 1 . 6. Las respuestas son: a) (an) está acotada entre 1 y 2: .2 1 2 1 n n Demostración: ciertonnn n n 121 1 2 1 ciertonn n n 202222 1 2 b) (bn) está acotada entre - 3 1 y 3 1 : . 3 1 3 2 3 1 n n Demostración: ciertonn n n 60363 3 2 3 1 ciertonnnnn n n 16666336 3 1 3 2 c) (cn) está acotada entre – 3 y 0: .0 3 3 n Demostración: ciertonnn n 13333 3 3 .0 3 ,0,0 3 n entoncesncomo n 7. Las sucesiones son: a) ..., 2 4 , 2 3 ,1, 2 1 2 )( n an . Estrictamente decreciente. b) (bn) = 2; 2,1; 2,1 ; 2,11; 2,2; 2,2; 2,22…). Creciente. c) (cn) = (+ 1; + 1,2; + 1,22; + 1,222…). Estrictamente creciente. MatemáticasI SOLUCIONARIO 148 d) ..., 6 2 , 5 2 , 4 2 , 3 2 ,1 1 2 )( n dn . Estrictamente decreciente. e) 2)( 2 nen = (-1, 2, 7, …). Estrictamente creciente. f) (fn) = (- 1, - 1, - 1…). No es monótona, es constante. 8. Las soluciones son: a) 4 31 )( n an . Estrictamente decreciente. Vamos a probar que an > an + 1: 3033131 4 )1(31 4 31 nn nn Con lo que, como esta desigualdad es siempre cierta, queda probado que an > an + 1. b) 1 )( 2 2 n n bn . Estrictamente creciente. Vamos a probar que bn < bn + 1: 0 )22(·)1( 12 0 11 1 11)1( )1( 1 222 2 2 2 2 2 2 2 nnn n n n n n n n n n La última desigualdad es siempre cierta. c) 21)( nc nn . Estrictamente creciente. Vamos a probar que cn < cn + 1: nnnnnn nnnn 2012)1(·)1()1()1()1()1( 22212 Esta desigualdad es siempre cierta, puesto que n ≥ 1. MatemáticasI SOLUCIONARIO 149 ACTIVIDADES-PÁG. 223 9. Las sucesiones buscadas son: (an) + (bn) = nn nn n n n n 2 65 2 332 2 2 (an) - (bn) = nn nn n n n n 2 6 2 332 2 2 (bn) - (an) = nn nn n n n n 2 632 2 3 2 2 )(· 2 1 na = n n n n 2 3232 · 2 1 (an) · (bn) = nn nn n n n n 2 96 2 3 · 32 2 2 n n b a = 2 2 3 62 2 3 32 n nn n n n n n n a b = 62 3 32 2 3 2 2 nn n n n n n 10. Las respuestas son: (an) está acotada entre 1 y 6: .6 5 1 n n (an) es monótona estrictamente decreciente. Veamos que an > an + 1: 0 5 1 65 1 65 2 nnn n n n n n n n A partir del tercer término: .33 5 n n n MatemáticasI SOLUCIONARIO 150 11. Los límites son: a) lím (3n – 2) = b) 12 76 4 2 n n nlím = c) n lím 7 = 0 d) n nlím 7 24 = e) lím (- n3 – n) = f) 83nlím = g) 2 3 ·0· 2 3 22 n n límn n lím h) 2 1 7 n lím = 7 i) 4 2 4 ·0)(· 2 4 n n límn n lím j) 12 3 2 2 n n n lím = 0 k) n n nlím 12 52 = 0 l) n lím 2 2 1 = 0 m) nlím 32 = 0 n) n n n lím 23 1 = o) 42 2 3 1 n nlím = MatemáticasI SOLUCIONARIO 151 p) 3 51 2 3 2 2 7 2 n n n n lím = 0 q) 2 )2( 2 2 n n lím = 1 r) nn n nn lím 3 3 54 2 6 1 = 0 12. Los límites son: a) 0 56 43 3 2 n nn lím b) 4 26 47 2 2 nn n lím c) 152 365 2 45 nn nn lím d) 4 3 234 434 234 2 22 2 nnn nnn límnnnlím e) 1 2 2 3 2 3 n n n n lím 0 22 )1(· ·)1(2 24 23 22 2323 nn nn lím nn nnnn lím f) )1287(22 2332 nnnlímnnlím g) 0 63 3 63 nn límnnlím h) 2 6 12 )23(79 312 )23(79 2 2 nn n límnnlím i) 8 3252 3252 1 nn lím nn lím j) 2 1 4 1 24 7 45 5 nn nn lím MatemáticasI SOLUCIONARIO 152 k) 43 3024 1 3 32 · 52 52 3 23 4 24 3 232 2 3 32 eee n nn lím nn nn lím n nn n n límn n l) 24 5 64 2 1 27 2 2 3 3 n n n n lím m) 1 2 nnnn n límnnnnlím n) 3215215·3 22 nnnnlímnnnlím 2 32152 124 22 nnnn n lím o) 2 1 2 2...21 2 2 2 2 2 n nn lím n nn lím n n lím p) 2 8 52 2 5 2 2 2 3 nn n n n lím q) 1 2...422 ... 42 2 2 2222 n nn lím n n lím n n nn lím r) ee n n lím n n nnlím nn 1 1 ·)12( 12 1 ACTIVIDADES-PÁG. 224 13. Los metros de perforación del túnel siguen una progresión geométrica de razón 1,05 ya que los primeros días se perfora: a1 = 3 m, a2 = 3 · 1,05 m, a3 = 3 · 1,052 m, a4 = 3 · 1,053 m… Teniendo en cuenta la suma de n términos de una progresión geométrica, 1 · 11 r ara S n , obtenemos: 10105,130305,1·3 105,1 305,1·3 6000 nn n díasn 9559,94 05,1log 101log MatemáticasI SOLUCIONARIO 153 14. Los límites son: a) 9 423 5 2 2 1 23 543 2 e n nn lím n n b) 1 1 2 3 1 2 3 23 23 n n nn nn límlím c) 5 4 2·5 254·2 254 2 2 2 2 2 nn nn lím nn nn lím d) e n n lím nnn nn lím nn nn lím n n n n lím a a lím n n n n nnn n n 1 ·!·)1( !·)1( !)1(· !·)1( ! : !)1( 1 1111 15. Las sucesiones asociadas a los cuadrados son: Lados 1 2 1 2 1 22 1 4 1 … 1 2 1 n Perímetros 4 2 4 2 2 2 1 … 1 2 1 4 n Áreas 1 2 1 4 1 8 1 16 1 … 1 2 1 n Las sucesiones asociadas a los cuadrados son: Lados 1 2 1 4 1 8 1 16 1 … 1 2 1 n Perímetros 3 3 2 4 3 8 3 16 3 … 1 2 1 3 n Áreas 4 3 16 3 64 3 256 3 1024 3 … 1 4 1 3 n MatemáticasI SOLUCIONARIO 154 16. Las respuestas a los distintos apartados son: a) El primer cilindro ha de tener la altura de longitud doble que el radio de la base. La segunda esfera tendrá por radio el radio de al base del cilindro en el que se encaja. Primer cilindro: . 2 10 10 1 22 1 2 1 mrrr Segundo cilindro: .5 2 10 2 2 2 2 2 2 mrrr Tercer cilindro: . 2 5 5 3 22 3 2 3 mrrr La sucesión de los radios de los cilindros es: ... 22 5 , 2 5 , 2 5 ,5, 2 10 cr . b) La sucesión del radio de las esferas es: ... 22 5 , 2 5 , 2 5 ,5, 2 10 ,10eR . La sucesión de los volúmenos de las esferas es: ,... 23 250 , 3 500 , 23 2000 , 3 4000 eV , es una sucesión geométrica de razón . 22 1 La sucesión de los volúmenes de los cilindros es: ,... 4 1250 , 2 125 ,250, 2 1000 cV , es una sucesión geométrica de razón . 4 2 17. Operando, obtenemos, en cada caso: a) El valor del límite es: a annann an límnannanlím 22 2 1 22 1 2 2·· Por tanto, con a ≠ 0 obtenemos 2 1 a . b) El valor del límite es: a na e n nn lím 1 1 · 2 2 . Tenemos que si con a ≠ 0 obtenemos a = - 1. MatemáticasI SOLUCIONARIO 155 18. La respuesta a las cuestiones es: a) Para realizar la tabla pedida, en Vista hacemos aparecer Hoja de Cálculo. Escribimos en ella lo que aparece en la tabla adjunta. Aparecen los valores 1 y 80, respectivamente. Seleccionamos cada una de estas dos celdas y desde el vértice inferior derecho, y con el botón derecho de ratón presionado, arrastramos hacia abajo hasta el valor que deseemos. En la tabla que sigue aparecen los diez primeros valores. Una vez realizada la tabla, seleccionamos ambas columnas y con el botón derecho del ratón desplegamos el menú y elegimos Crea lista de puntos. Aparecen los puntos dibujados en la Vista Gráfica (será necesario ajustar los ejes para poder ver los puntos). También podemos ver en la Ventana algebraica la lista de dichos puntos. A B 1 Profundidad Luminosidad 2 0 100 3 =A2+1 (Enter) =B2-(20/100)*B2 (Enter) MatemáticasISOLUCIONARIO 156 Podemos encontrar la curva que se ajuste a los puntos dibujados y su ecuación, tecleando en la Ventana de entrada: Si[x>0,AjusteExp[lista1]] Obtenemos la función de expresión: f (x) = 100 · e - 0,22x La curva puede verse en el dibujo de abajo. b) La intensidad de luz que tiene el buzo al bajar 0,5 metros será: 100 · (0,80) 0,50 = 89,44. También la podemos calcular con la función anterior, es decir, f (0,50) = 100 · e (- 0,22 · 0,50) = 89,58. MatemáticasI SOLUCIONARIO 157 c) Si baja a 20 metros la luz que detectará será: 100 · (0,80) 20 = 1,15 También, f (20) = 100 · e (- 0,22 · 20) = 1,22 Gráficamente podemos hallarlo cortando la curva con la recta x = 20 y determinando el punto de corte que es P (20; 1,15). d) Para determinar la profundidad a la que puede bajar y aún detectar cierta luminosidad la podemos calcular de la forma que sigue: 85,27 80,0ln 002,0ln 002,0ln80,0ln·002,0 100 2,0 )80,0(2,0)80,0(·100 xxxx 25,28 22,0 002,0ln 002,0lnln·22,0002,0 100 2,0 2,0·100 22,022,0 xexee xx Gráficamente podemos hallarlo cortando la curva con la recta y = 0,2 y determinando el punto de corte que es Q (27,85; 0,2). Para representar gráficamente una sucesión, por ejemplo nn n an 2 23 , creamos un deslizador con las condiciones que aparecen en el gráfico. Nombre: n Mínimo 1; Máximo 50 e Incremento 1. En el campo de entrada introducimos: (n,(3n^2)/(n^2+n)) y aparece un punto. En el Menú contextual del punto activamos Propiedades del objeto, Básico y Muestra rastro. MatemáticasI SOLUCIONARIO 158 Movemos el deslizador y van apareciendo los puntos de la sucesión que tienden al límite 3. ACTIVIDADES-PÁG. 225 Explica la formación del copo de nieve: Dibujamos un triángulo equilátero, dividimos cada lado en tres partes y sobre la parte central, dibujamos otro triángulo equilátero, en el siguiente paso sobre cada uno de los 6 triángulos equiláteros repetimos el proceso e iterando obtenemos esta curva. Consideramos que el triángulo equilátero inicial tiene de lado a unidades. NÚMERO DE CURVA PERÍMETRO ÁREA 1 3a 4 3·2a 2 12a/3 4 3·2a +3 36 3·2a 3 48a/9 4 3·2a +3 36 3·2a +12 4·81 3·2a 4 192a/27 4 3·2a +3 36 3·2a +12 4·81 3·2a +48 4 3·2a +3 36 3·2a +12 4·729 3·2a enésima a n n 2 1 3 4 4 3·2a 1 9 4 3 1 1 n MatemáticasI SOLUCIONARIO 159 Como vemos en la tabla la sucesión de los perímetros es una sucesión geométrica de razón 4/3. Por lo que su longitud es infinita pues alím n n n 2 1 3 4 .La sucesión de las áreas es una sucesión geométrica de razón 4/9. Su superficie es finita pues: n lím 4 3·2a 1 9 4 3 1 1 n = 4 3·2a La propiedad que tienen estas curvas es que siendo su longitud infinita encierran una superficie finita. La curva “Anticopo de nieve” es la que vemos en el dibujo: Es la configuración opuesta al copo de nieve. Se forma del mismo modo pero metiendo los triángulos hacia adentro. Se obtienen los mismos resultados que en la anterior y tienen la misma propiedad. UNIDAD 10: Propiedades globales de las funciones ACTIVIDADES-PÁG. 226 1. El día 31 de julio ocupará una superficie de 1· 1,0831 = 10,87 cm2 2. La gráfica buscada podría ser la siguiente:
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